分享一篇发表在Angew. Chem. Int. Ed.上的文章，题目为“Conditional Activation of Protein Therapeutics by Templated Removal of Peptide Nucleic Acid Masking Groups”，通讯作者是来自剑桥大学的Gonçalo J. L. Bernardes教授和Bengt H. Gless，他们组的研究方向包括蛋白质结构改造等。

蛋白质疗法在癌症免疫治疗中具有重要的应用前景，尤其是细胞因子疗法。例如，基于IL-2的疗法通过激活肿瘤组织中的T细胞和NK细胞来引发抗肿瘤免疫反应。然而，IL-2的系统性激活会导致严重的不良反应，限制了其临床应用。肽核酸(Peptide nucleic acid, PNA)是一类不带电的核酸类似物，其骨架类似于多肽，侧链上含有碱基，也可形成碱基互补配对。由于具有多肽的性质，PNA适合用于与蛋白质偶联而改变其活性，也可进行固相合成。因此，作者希望发展基于PNA掩蔽基团的条件性激活策略，用于改造蛋白质疗法药物，实现对蛋白质活性的精确控制，提高治疗效果。

Neoleukin-2/15 (Neo-2/15)是一种人工设计的IL-2类似物，能够同时结合IL-2Rβ及IL-2Rγ，而不结合IL-2Rα，从而选择性激活CD8+ T细胞和NK细胞，实现较低的副作用，因此作者选择Neo-2/15作为模型药物。在掩蔽基团上，作者设计并合成了含有硫酯键的Lock-PNA，和含有巯基的Key-PNA。Lock-PNA可以连接到Neo-2/15表面的Cys上，抑制Neo-2/15与IL-2受体的结合；加入Lock-PNA后，PNA间发生碱基互补配对，空间距离上的邻近促进Lock与Key的反应基团间发生自然化学连接，释放被掩蔽的Cys，恢复Neo-2/15的结合活性。

作者首先尝试在Neo-2/15与IL-2Rβ的结合界面周边将单位点氨基酸突变为Cys，并与Lock-PNA连接，被修饰的蛋白能够被Key-PNA释放，但掩蔽基团的加入并没有显著抑制Neo-2/15与IL-2Rβ的结合。将Neo-2/15进行双位点突变，并通过bis-Lock-PNA进行装订也存在类似的问题。

但作者发现，K33C L51C双突变体与bis-Lock-PNA反应后存在一个异常峰，为PNA桥连的二聚体(C19)。C19与IL-2Rβ的结合被显著抑制，而加入Key-PNA后，可以恢复二者的结合。之后，作者对小鼠T细胞进行激活，以pSTAT5水平为read-out，评价药物的激活能力。可观察到C19的EC50显著低于Neo-2/15 WT，而加入Lock-PNA (P6)后，EC50虽未恢复到WT水平，但相比C19单独处理提高了480倍。

最后，作者将类似的策略应用于掩蔽DARPin与hCD40的结合。将DARPin进行双位点突变后，通过Lock-PNA进行装订，DARPin与hCD40的结合被显著抑制，而Lock-PNA的加入可以恢复这种结合。

总之，作者发展了一种基于PNA掩蔽基团的条件性激活策略，实现对蛋白质治疗药物的条件性激活。

本文作者：YAQ

责任编辑：LYC

DOI：10.1002/anie.202502268

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202502268